Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, закончили сеанс протон-протонных столкновений 2011 года и намерены впервые провести на ускорителе «асимметричные» столкновения протонов и ионов свинца, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).

Большой адронный коллайдер (БАК) – самый большой в истории ускоритель элементарных частиц, построенный в туннеле на границе Швейцарии и Франции для получения принципиально новых данных о природе материи. Слово «коллайдер» образовано от английского слова «collide» («сталкивать») и означает, что в нем сталкиваются летящие в противоположные стороны частицы, а не пучок частиц и неподвижная мишень, по-русски этот термин можно передать как «ускоритель на встречных пучках».

До сих пор в коллайдере проводились только столкновения протонов с протонами или ионов свинца с ионами свинца. Накануне вечером ученые успешно завершили 180-дневный протонный сеанс, получив 400 триллионов протон-протонных столкновений.

Как отмечается в сообщении, в ходе сеанса интегральная светимость (накопленные данные о столкновениях) превысила 5 обратных фемтобарн. При этом целью 2011 года было набрать 1 обратный фемтобарн – это значение было достигнуто уже в июне, а 18 октября был пройден порог в 5 обратных фемтобарн.

«Нынешняя скорость роста объема данных в четыре миллиона раз выше, чем в 2010 году и в 30 раз выше, чем в начале 2011 года», – отметил глава ускорительного подразделения ЦЕРНа Стив Майерс (Steve Myers).

Ранее ученые заявляли, что начиная со значения в 5 обратных фемтобарн, коллайдер может начать «чувствовать» бозон Хиггса.

После завершения протонного сеанса исследователи переходят к этапу 4-недельных столкновений ионов свинца, в ходе которых они намерены получить кварк-глюонную плазму – вещество, существовавшее в первые мгновения после Большого взрыва.

В «промежутке» они намерены провести новый эксперимент, в котором будут сталкивать протоны и ядра атомов свинца.

«Столкновения ионов свинца позволяют нам получать и исследовать крохотные фрагменты первородного "супа» (кварк-глюонной плазмы). Но как вам может сказать любой хороший повар, чтобы полностью понять рецепт, важно точно знать его ингредиенты, и это то, что для кварк-глюонной плазмы нам дают протон-ионные столкновения", – сказал Паоло Гибеллино (Paolo Giubellino), глава эксперимента ALICE.

Ученые намерены использовать протоны в качестве своего рода зондов для «прощупывания» ионов свинца, для того, чтобы получить более точные данные о том, что именно происходит при ион-ионных столкновениях. Подобно повару, которому нужно знать все компоненты блюда и то, какую именно роль они играют в конечном результате, ученым необходимо в деталях понимать, как устроены объекты, которые они сталкивают в коллайдере.

После многих лет экспериментов ученые хорошо знают, как устроены протоны, и как себя ведут кварки и глюоны в их «утробе». Однако точных данных об ионах свинца пока нет. Обстреливая протонами ядра атомов свинца, ученые смогут лучше понять их внутреннее устройство и результаты, полученные при ион-ионных столкновениях.

«Я могу проверить мою теорию… только если знаю, что сталкивается. Сталкивание протонов и тяжелых ионов позволяет убрать возмущающие факторы», – отмечает физик-теоретик Ури Видеманн (Uri Wiedemann), слова которого приводит издание Symmetry.

Для того, чтобы провести этот эксперимент, ученым придется решать ряд сложных технических проблем. Протоны и ядра свинца имеют разные заряды, и магнитное поле по-разному действует на них. Поэтому контролировать два разных пучка одновременно достаточно сложно.